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CAPÍTULO 3 3. DISEÑO EXPERIMENTAL 3.1 Descripción del proyecto de experimento Con el propósito de obtener la formula más óptima para el producto, se elaboró un Diseño experimental que a su vez fue constituido por cuatro subdiseños, que constan de tres fórmulas cada uno, dando un total de doce fórmulas, a través de las cuales se fue mejorando las características del Cake en cuanto a atributos como: Sabor, Dureza y Estabilidad, a medida que se iba desarrollando cada diseño del proyecto. Los datos para cada Subdiseño se obtuvieron de 4 evaluaciones: Pruebas Sensoriales, Pruebas de Dureza (en el Equipo Texturómetro del Laboratorio de Análisis de Alimentos), Pruebas Microbiológicas y Pruebas de Estabilidad.

3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

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Page 1: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

CAPÍTULO 3

3. DISEÑO EXPERIMENTAL

3.1 Descripción del proyecto de experimento

Con el propósito de obtener la formula más óptima para el

producto, se elaboró un Diseño experimental que a su vez fue

constituido por cuatro subdiseños, que constan de tres fórmulas

cada uno, dando un total de doce fórmulas, a través de las cuales se

fue mejorando las características del Cake en cuanto a atributos

como: Sabor, Dureza y Estabilidad, a medida que se iba

desarrollando cada diseño del proyecto.

Los datos para cada Subdiseño se obtuvieron de 4 evaluaciones:

Pruebas Sensoriales, Pruebas de Dureza (en el Equipo Texturómetro

del Laboratorio de Análisis de Alimentos), Pruebas Microbiológicas y

Pruebas de Estabilidad.

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42

Los datos de dureza fueron llevados al programa Minitab

(Herramienta Estadística) y mediante varios Análisis de Varianza

que arrojó el programa, se comprobó si cada variación de fórmula

producía un efecto en el producto, lo cual nos indicó cual era la mejor

opción a elegir.

Las mediciones de dureza de los diseños de Harinas, Estabilizantes

y Gasificantes, fueron comparadas con la media del producto patrón

de la competencia, ver Anexo 1. Se realizó varios Análisis de

Varianza, para los que se planteó la siguiente hipótesis:

H0: µ = 12,33 Kg m/s2

Hi: µ ≠ 12,33 Kg m/s2

Siendo 12,33 Kg m/s2 el valor de referencia de dureza del producto

patrón. Por lo que se quiere comprobar si se cumple la hipótesis nula

H0, de que los valores de las muestras de cada formulación tendrán

igual valor de dureza; o si se cumple Hi, es decir que los valores de

dureza de las muestras serán diferentes a 12,33 Kg m/s2.

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43

Los datos de crecimiento microbiológico del cake para celiacos, se

compararon con el producto competencia mediante un Análisis de

Contraste de Hipótesis de las medias de mohos y levaduras de las

muestras evaluadas.

3.1.1 Especificación de Variables de entrada

Las variables de Entrada (independientes), que se

utilizaron para trabajar en el Diseño Experimental fueron 4:

Harinas (Soya y Maíz), Estabilizantes, Gasificantes y

Preservantes.

En primer lugar, se empleó tres distintos porcentajes de Harinas

de Soya y Maíz en proporciones de (70:30, 60:40 y 50:50),

para establecer la fórmula base del cake.

Para proporcionar mayor elasticidad a la masa, se utilizó tres

dosis de Estabilizante (Goma Xantica), dentro del rango

recomendado para este tipo de producto (2.5 gramos por cada

150 gramos de Harina).

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44

Para mejorar la apariencia del Cake se empleó el Polvo

Leudante para Celiacos en tres dosis.

Por último, se trabajó con tres cantidades de Preservante

(Propianato de Calcio) y se observó el comportamiento de la

Estabilidad del pastel en relación a: Tiempo de Vida Útil y

Alteraciones Microbiológicas.

3.1.2 Especificación de Variables de salida

Se trabajó con 3 variables independientes de salida o de

respuesta: Dureza, Sabor y Tiempo de Vida Útil. Las cuales

fueron evaluadas para lograr la mejor calidad del Producto en

estudio, debido a que los consumidores prefieren un producto

de miga suave y esponjosa, agradable al gusto.

Se realizaron varios diseños experimentales y varios análisis

estadísticos de Varianza, conjuntamente encadenados, para

obtener con cada diseño un producto con características

similares a los del mercado.

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45

Para cumplir con esta finalidad, se realizó Análisis de: Dureza,

Sensoriales y Estabilidad de un producto de la Competencia, y

los resultados fueron comparados con los de las formulaciones

del Cake para Celiacos, para la fórmula que se asemejaba más

al objetivo y que contaba con mayor aceptabilidad por parte de

los consumidores.

3.2 Diseño experimental del Porcentaje de harinas

Se partió de una formulación con Trigo, que luego fue

reemplazado en distintos porcentajes por las harinas de Soya y Maíz.

TABLA 1

FORMULACIÓN CON HARINA DE TRIGO

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Harina de Trigo % 44,14

Azúcar % 19,27

Huevos % 9,63

Grasa Vegetal % 9,03

Leche % 6,86

Esencia Coco % 0,36

Esencia Vainilla % 0,36

Sal % 0,30

Total % 100

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Ya que el proyecto trata de la elaboración de un Cake para Celiacos,

es decir, personas alérgicas al Gluten, se eliminó por completo este

cereal y se empleó 2 tipos de harinas que no contienen esta proteína:

Soya y Maíz.

En este Diseño, las variables fueron formulaciones con diversos

porcentajes de ambas harinas, las cuales se redujeron a las

siguientes 3 fórmulas (Tablas 2,3 y 4):

TABLA 2

FORMULACIÓN 50% H.SOYA - 50% H.MAÍZ.

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 27,09

Maíz % 27,09

Azúcar % 19,27

Huevos % 9,63

Grasa Vegetal % 9,03

Leche % 6,86

Esencia Coco % 0,36

Esencia Vainilla % 0,36

Sal % 0,30

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

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Fig. 3.1 Resultados 50% H. Soya – 50% H. Maíz

TABLA 3

FORMULACIÓN 60% H.SOYA - 40% H.MAÍZ.

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 32,51

Maíz % 21,67

Azúcar % 19,27

Huevos % 9,63

Grasa Vegetal % 9,03

Leche % 6,86

Esencia Coco % 0,36

Esencia Vainilla % 0,36

Sal % 0,30

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

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Fig. 3.2 Resultados 60% H. Soya – 40% H. Maíz

TABLA 4

FORMULACIÓN 70% H.SOYA - 30% H.MAÍZ.

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 37,93

Maíz % 16,26

Azúcar % 19,27

Huevos % 9,63

Grasa Vegetal % 9,03

Leche % 6,86

Esencia Coco % 0,36

Esencia Vainilla % 0,36

Sal % 0,30

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

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Fig. 3.3 Resultados 70% H. Soya – 30% H. Maíz

Por cada una de las 3 formulaciones se obtuvieron 30 muestras, de

las cuales se procedió a evaluar mediante el Equipo Texturómetro

sus comportamientos en cuanto a Dureza. Como se mencionó antes,

se tomó como patrón de referencia un producto que encabeza la

preferencia de los consumidores en el mercado local.

Fig. 3.4 Medición en Equipo Texturómetro

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50

En los Anexos 2,3 y 4, se muestran los datos del Análisis de Dureza

por cada mezcla de formulación.

3.2.1 Cálculos Variable Dureza

Primeramente se procede a realizar el Planteamiento del

Diseño de la siguiente manera:

Modelo Lineal general: Dureza vs. Mezcla

Factor = Mezcla

Tipo = Fijo

Niveles = 3

Valores = 1.2.3

Luego, se procede a ingresar en el Programa Minitab los

valores de dureza medidos en el Equipo Texturómetro y se

obtiene:

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51

TABLA 5

ANÁLISIS DE VARIANZA HARINAS

Fuente GL SC sec. SC. Ajust. MC Ajust. F P

Mezcla 2 0,067209 0,06720 0,033604 90,17 0,000

Error 87 0,032423 0,032423 0,000373

Total 89 0,099632

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Con los valores de la Tabla 5, se interpretó lo siguiente:

El valor R2 fue 67,46%, siendo > 65 %, con lo que podemos

corroborar que el Modelo SI es confiable.

La probabilidad del error con la que se trabajó es de 95% (0.95);

Entonces: α = 1-0.95; α= 0.05

Y debido a que el valor de P es 0, decimos:

P = 0 < 0.05, entonces P < α

Por lo tanto, se rechaza la Hipótesis Nula (H0), ya que la dureza

resultante de las combinaciones de harinas utilizadas no

alcanza el valor de referencia deseado de 12,33 Kg m/ s2.

Page 12: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

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Es decir, que las variables de mezclas no influyeron en la

dureza del Cake como se esperaba y para escoger la mejor

formulación de Harinas, se observó la media de dureza que

más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver

3.6 Resultados del Diseño Experimental).

3.2.3 Cálculos Variable Sensorial

El Análisis Sensorial de la prueba de combinación de

harinas se realizó mediante Pruebas Sensoriales Afectivas con

Jueces no entrenados y en condiciones de ambiente

normales.

Se emplearon 30 muestras de cada una de las formulaciones

anteriores (Tablas 2,3 y 4), es decir 90 muestras en total y 30

Jueces para evaluarlas.

El formato escogido fue la Prueba Hedónica de Aceptación o

Preferencia. La escala que se empleó se muestra a

continuación (Tabla 6):

Page 13: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

53

TABLA 6

ESCALA HEDÓNICA

Puntos Criterio

5 Gusta Mucho

4 Gusta Poco

3 Ni Gusta, Ni Disgusta

2 Disgusta Poco

1 Disgusta Mucho

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

El modelo que se escogió para calificar las muestras se

encuentra en el Anexo 5.

Los resultados de las calificaciones de los Jueces en la

Prueba Sensorial Hedónica, pueden verse en el Anexo 6. Con

estos valores, se realizaron los cálculos de Grados de Libertad

(Ver Anexo 7).

Los resultados de los cálculos se muestran en la siguiente

tabla:

Page 14: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

54

TABLA 7

RESULTADOS GRADOS DE LIBERTAD

CT 954

SCT 71

g de i= (jxp) 89

scj 27,79

g de 1 = p-1 2

g lJ 29

scp 6,29

Error SS 37,04

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Con los valores de la tabla 7, se realizó el Análisis de

Varianza, para encontrar el valor F (Ver Anexo 8). Los

resultados se muestran en la siguiente tabla:

TABLA 8

RESULTADOS ANÁLISIS DE VARIANZA

VJ 0.9852

VP 3.1444

VE 0.6387

Fcal J 1.50

Fcal P 4.92

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Page 15: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

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Se buscan los valores de F tabulado al 5% para los jueces y

los productos, en la tabla de Valores Críticos de Distribución

(Anexo 9). El Numerador del F tabulado de los Jueces se

buscó con su Grado de Libertad y el Denominador con el

Grado de libertad del Error, de igual manera para el F tabulado

de los productos. (Ver tabla 23).

Debido a que el valor de F calculado es superior al F tabulado,

Fcalc > Fteor; es necesario continuar con otro test que permita

saber qué formulación fue preferida significativamente. Para

este fin se aplicó el Test de Duncan de Comparaciones o

Rango Múltiple.

Se buscó los valores Qp para un nivel de 5% y 1% con 40

Grados de Libertad del Error (Ver Anexos 10 y 11). Luego,

usando el valor del Error de la Tabla del Análisis de Varianza

(VE), para p=2 y p=3 y el Número de Jueces (Nj), se calculó el

Error Estándar (ES), mediante la siguiente ecuación:

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Error Estándar (ES)

El error estándar por lo tanto en este caso fue de 0,1459.

Este valor se multiplicó por los valores Qp anteriores y se

obtuvo los Rp.

En la siguiente tabla se muestran los resultados del test.

TABLA 9: RESULTADOS NIVEL 5 Y 1

nivel 5% nivel 1%

p=2 p=3 p=2 p=3

Qp 2,86 3,01 3,82 3,99

Rp 0,42 0,44 0,56 0,58

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

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Se realizó las comparaciones, ordenando los promedios de

menor a mayor de la Tabla de datos de Aceptación/Rechazo

de las mezclas de harinas:

TABLA 10

DATOS DE ACEPTACIÓN/RECHAZO

DE LAS MEZCLAS DE HARINAS

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Se compararon las diferencias entre los promedios de dos o

tres medias:

HSM003 – HSM002 = 3,53 – 3,33 = 0,20

HSM003 – HSM001 = 3,53 – 2,90 = 0,63

HSM002 – HSM001 = 3,33 – 2,90 = 0,43

HSM 001 HSM 002 HSM 003

PROM 2,90 3,33 3,53

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58

Luego, se comparó el rango entre las medias máximas y

mínimas con los valores Rp del Nivel 1 y 5. Esto nos dio

como resultado que existía diferencia significativa entre las

muestras HSM003 y HSM001.

0,63 > 0,58 0,43 < 0,58 0,20 < 0,58

0,63 > 0,56 0,43 < 0,56 0,20 < 0,56

0,63 > 0,44 0,43 < 0,44 0,20 < 0,44

0,63 > 0,42 0,43 > 0,42 0,20 < 0,42

La interpretación de los resultados del Test se muestra en el

ítem 3.6 Resultados del Diseño Experimental.

3.3 Diseño experimental del Porcentaje de Estabilizantes

Para iniciar con esta parte, se tomó como base la formulación

más óptima que se obtuvo del diseño anterior (Tabla 3), la cual tiene

las mejores características sensoriales y de dureza.

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59

Para mejorar la elasticidad de la masa, se utilizaron tres fórmulas con

distintas dosis de Estabilizante (Goma Xántica), las mismas que se

muestran a continuación (Tabla 11,12 y 13).

TABLA 11

FORMULACIÓN 0.25% GOMA XÁNTICA/Kg HARINA

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 29,44

Maíz % 19,63

Azúcar % 17,45

Huevos % 13,08

Grasa Vegetal % 12,27

Leche % 7,09

Esencia Coco % 0,33

Esencia Vainilla % 0,33

Sal % 0,27

Estabilizante % 0,12

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

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Fig. 3.5 Resultados 0.25% Goma Xántica

TABLA 12

FORMULACIÓN 0.5% GOMA XÁNTICA/Kg HARINA

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 29,40

Maíz % 19,60

Azúcar % 17,42

Huevos % 13,07

Grasa Vegetal % 12,25

Leche % 7,08

Esencia Coco % 0,33

Esencia Vainilla % 0,33

Sal % 0,27

Estabilizante % 0,25

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

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61

Fig. 3.6 Resultados 0.5% Goma Xántica

TABLA 13

FORMULACIÓN 0.75% GOMA XÁNTICA/Kg HARINA

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 29,37

Maíz % 19,58

Azúcar % 17,40

Huevos % 13,05

Grasa Vegetal % 12,24

Leche % 7,07

Esencia Coco % 0,33

Esencia Vainilla % 0,33

Sal % 0,27

Estabilizante % 0,37

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

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62

Fig. 3.7 Resultados 0.75 % Goma Xántica

Se seleccionó 30 muestras de cada formulación, a las que se les

realizó Análisis de Dureza. Los resultados se presentan en las

Anexos 12,13 y 14.

3.3.1 Cálculos Variable Dureza

Se procede a realizar el Planteamiento del Diseño de la

siguiente manera:

Modelo Lineal general: Dureza vs. Mezcla

Factor = Mezcla

Tipo = Fijo

Niveles = 3

Page 23: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

63

Valores = 1.2.3

Al igual que en el Diseño anterior, se procedió a ingresar en el

Programa Minitab los valores de dureza medidos y se obtuvo:

TABLA 14

ANÁLISIS DE VARIANZA ESTABILIZANTES

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

De acuerdo a los valores de la Tabla 14, se interpretó lo

siguiente:

El valor R2 fue 68,48%, siendo > 65 %, con lo que pudimos

corroborar que el Modelo SI es confiable.

La probabilidad del error con la que se trabajó es de 95% (0.95);

Fuente GL SC sec. SC. Ajust. MC Ajust. F P

Mezcla 2 0,037042 0,037042 0,018521 94,53 0,000

Error 87 0,017047 0,017047 0,000196

Total 89 0,054089

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Entonces: α = 1-0.95; α= 0,05

Y debido a que el valor de P es 0, decimos:

P = 0 < 0.05, entonces P < α

Por lo tanto, se rechaza la Hipótesis Nula (H0), ya que la dureza

resultante de las combinaciones de harinas utilizadas no

alcanza el valor de referencia deseado de 12,33 Kg m/s2. Es

decir, que las variables de mezclas no influyeron en la dureza

del Cake como se esperaba.

Para poder seleccionar la formulación más óptima del Diseño

de Emulsificantes, se observó en el Diagrama de Cajas el valor

de la media de dureza que más se acercó a la media de la

competencia. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental).

3.4 Diseño experimental del Porcentaje de Gasificantes

Para este diseño, al igual que en los anteriores, se utilizó

como base la formulación que más se asemejó al cake de la

competencia (Tabla 12).

Page 25: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

65

Como variable se adicionó 3 dosis de Gasificante (Polvo Leudante

especial para Celiacos), éste se empleó para aumentar la

esponjosidad del producto.

En las siguientes tablas 15, 16 y 17, se muestran las 3

formulaciones antes mencionadas:

TABLA 15

FORMULACIÓN 2% GASIFICANTE /Kg HARINA

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 29,12

Maíz % 19,41

Azúcar % 17,26

Huevos % 12,94

Grasa Vegetal % 12,13

Leche % 7,01

Esencia Coco % 0,32

Esencia Vainilla % 0,32

Sal % 0,27

Estabilizante % 0,24

Gasificante % 0,97

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Page 26: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

66

Fig. 3.8 Resultados 2% Gasificante

TABLA 16

FORMULACIÓN 2,5 % GASIFICANTE/Kg HARINA

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 29,05

Maíz % 19,37

Azúcar % 17,21

Huevos % 12,91

Grasa Vegetal % 12,10

Leche % 6,99

Esencia Coco % 0,32

Esencia Vainilla % 0,32

Sal % 0,27

Estabilizante % 0,24

Gasificante % 1,21

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Page 27: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

67

Fig. 3.9 Resultados 2.5% Gasificante

TABLA 17

FORMULACIÓN 3% GASIFICANTE/Kg HARINA

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 28,98

Maíz % 19,32

Azúcar % 17,17

Huevos % 12,88

Grasa Vegetal % 12,07

Leche % 6,98

Esencia Coco % 0,32

Esencia Vainilla % 0,32

Sal % 0,27

Estabilizante % 0,24

Gasificante % 1,45

Total % 100

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Page 28: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

68

Fig. 3.10 Resultados 3 % Gasificante

Luego, se utilizó el Equipo Texturometro para evaluar las 30

muestras de cada formulación en cuanto a Dureza y se obtuvo los

datos que se muestran en los Anexos 15,16 y 17.

3.4.1 Cálculos Variable Dureza

Para este Diseño, se realizó el siguiente planteamiento:

Modelo Lineal general: Dureza vs. Mezcla

Factor = Mezcla

Tipo = Fijo

Niveles = 3

Valores = 1.2.3

Page 29: 3. DISEÑO EXPERIMENTAL...formulación de Harinas, se observó la media de dureza que más se acercó al valor patrón en el Diagrama de Cajas. (Ver 3.6 Resultados del Diseño Experimental)

69

Se procedió a ingresar los datos de dureza de las Tablas 15,16

y 17, en el Programa Minitab y se obtuvo el siguiente Análisis

de Varianza:

TABLA 18

ANÁLISIS DE VARIANZA GASIFICANTES

Fuente GL SC sec. SC. Ajust. MC Ajust. F P

Mezcla 2 0,077509 0,077509 0,038754 115,09 0,000

Error 87 0,029297 0,029297 0,000337

Total 89 0,106806

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

De acuerdo a los valores de la Tabla 18, se interpretó lo

siguiente:

El valor R2 fue 72,57 %, siendo > 65 %, es decir que el Modelo

SI es confiable.

La probabilidad del error con la que se trabajó es de 95% (0.95);

Entonces: α = 1-0.95; α= 0,05

Y debido a que el valor de P es 0, decimos:

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P = 0 < 0.05, entonces P < α

Por lo tanto, se rechaza la Hipótesis Nula (H0), ya que la dureza

resultante de las combinaciones de harinas utilizadas no

alcanza el valor de referencia deseado de 12,33 Kg m/s2. Es

decir, que las variables de mezclas no influyeron en la dureza

del Cake como se esperaba.

Para seleccionar la mejor formulación del presente Diseño, se

observó en el Diagrama de Cajas el valor de la media de dureza

que más se acercó a la media del patrón. (Ver 3.6 Resultados

del Diseño Experimental).

3.5 Diseño experimental del Porcentaje de Preservantes

En el Diseño de Preservantes, se analizó la Vida Útil, lo cual

indicó una referencia de estabilidad del producto.

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Se empleó tres dosis del Persevante (Propianato de Calcio), en la

fórmula base más óptima, resultante del diseño anterior (Tabla 17).

Al finalizar esta parte, se obtuvieron las tres últimas fórmulas que

serán evaluadas para así obtener la fórmula ideal, las mismas que se

muestran a continuación:

TABLA 19

FORMULACIÓN 1 g PROPIONATO DE CALCIO

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 28,95

Maíz % 19,30

Azúcar % 17,15

Huevos % 12,87

Grasa Vegetal % 12,06

Leche % 6,97

Esencia Coco % 0,32

Esencia Vainilla % 0,32

Sal % 0,27

Estabilizante % 0,24

Gasificante % 1,45

Preservante % 0,11

Total % 100

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TABLA 20

FORMULACIÓN 1,25 g PROPIONATO DE CALCIO

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 28,94

Maíz % 19,29

Azúcar % 17,15

Huevos % 12,86

Grasa Vegetal % 12,06

Leche % 6,97

Esencia Coco % 0,32

Esencia Vainilla % 0,32

Sal % 0,27

Estabilizante % 0,24

Gasificante % 1,45

Preservante % 0,13

Total % 100

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TABLA 21

FORMULACIÓN 1,5 g PROPIONATO DE CALCIO

INGREDIENTES UNIDAD CANTIDAD

Soya % 28,93%

Maíz % 19,29%

Azúcar % 17,14%

Huevos % 12,86%

Grasa Vegetal % 12,05%

Leche % 6,96%

Esencia Coco % 0,32%

Esencia Vainilla % 0,32%

Sal % 0,27%

Estabilizante % 0,24%

Gasificante % 1,45%

Preservante % 0,16%

Total % 100%

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Al igual que en los diseños anteriores, se tomó como referencia al

producto de la competencia y se escogió 30 muestras de cada

fórmula del Cake para Celiacos para ser evaluadas de manera

microbiológica.

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Ambos productos se analizaron luego de 30 días (Tiempo de Vida

Útil sugerido), para observar la estabilidad de los mismos.

Los datos de crecimiento microbiano de las 30 muestras de cada

formulación y del producto de la competencia pueden verse en el

Anexo 18.

3.5.1 Cálculos Variable Vida Útil

El Diseño de Preservantes, se resolvió mediante un

Análisis Estadístico de Contraste de Hipótesis de Medias,

asumiendo que el comportamiento de los datos tenía una

distribución normal, (ya que el tamaño de todas las muestras

es igual a 30) y considerando éstas como una muestra grande.

Se planteó para todas las muestras la siguiente hipótesis:

H0: µ = 416.7 ufc/g

Hi: µ ≠ 416.7 ufc/g;

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Siendo 416.7, la media de crecimiento de mohos y levaduras

del cake patrón (competencia).

TABLA 22

ANALISIS ESTADÍSTICO PRESERVANTES

Variable Tamaño

de la muestra

Media (ufc)

Desviación estándar

(ufc) T P

Propionato de Calcio

1 gr 30 570,0 70,2 11,96 0,000

Propionato de Calcio

1,25gr 30 506,7 64 7,70 0,000

Propionato de Calcio

1,5 gr 30 466,67 54,67 5,01 0,000

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

Observando la tabla, se notó que para los tres casos el valor

p=0, lo que indicó que existe suficiente evidencia estadística

para rechazar la hipótesis nula.

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Por lo que se dice que las medias de crecimiento

microbiológico entre las muestras de cake para celiacos, son

diferentes al valor referencia.

Sin embargo observando el valor estadístico de prueba (T),

tenemos que para el cake con propionato de calcio 1 gr se

obtiene el mayor valor del estadístico, para el cake con dosis

de 1,25 gr un valor menor, y que a su vez para el cake con

dosis de 1,5 gr, el valor es menor a los dos antes

mencionados, siendo todos valores positivos.

Esto nos indica que la media aritmética muestral es mayor a la

media del cake patrón mostrada, para todos los casos. Pero,

al existir un valor del estadístico de prueba menor T= 5,01

(dosis propionato 1,5 gr), decimos, que éste es el que tiene un

crecimiento microbiano más parecido al del cake patrón.

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Además, en la tabla 22, se obtuvo que la desviación estándar

(S), de la muestra con dosis de Propianato de 1,5 gr, fue de

54,67; indicando que los datos obtenidos para esta muestra no

se encuentran tan alejados de la media del patrón.

3.6 Resultados del Diseño Experimental

Los resultados de todos los Diseños se descifraron de los

Gráficos de Residuos y Cajas de cada parámetro, a excepción del

Diseño Sensorial de Harinas que se resolvió mediante un Análisis de

Varianza y del Diseño de Preservantes que se resolvió por Análisis

de Contraste de Hipótesis.

Diseño experimental Harinas

Variable Dureza

La Figura 3.11 indica que en el Diseño de la variable Dureza de Harinas

si se cumplió el supuesto de la Normalidad del Error, debido a que todos

los puntos muestran tendencia hacia la recta.

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Fig. 3.11 Gráfica de Normalidad Dureza (Harinas)

La Figura 3.12 demuestra que se cumple con la dispersión de datos, ya

que se observa que los valores son heterogéneos y no se repiten, es

decir, que los puntos no siguen ninguna tendencia.

Fig. 3.12 Gráfica de residuos Dureza (Harinas)

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La Gráfica de Cajas (Figura 3.13), muestra que la media de dureza de la

variable Mezcla 2 (Formulación 60% Soya-40% Maíz), fue la que más se

acercó al valor de la media de referencia para este diseño (12,33 Kg

m/s2). Por lo que fue escogida como la mejor opción de la Prueba de

Harinas.

Fig. 3.13 Gráfica de Caja Dureza (Harinas)

Variable Sensorial

Para obtener el resultado de la mejor combinación de harinas se realizó

un Análisis de Varianza, el mismo que se muestra a continuación:

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TABLA 23

ANÁLISIS DE VARIANZA (HARINAS)

Causas de variación g de l

Suma de cuadrados (SC) Varianza

F calcul.

F tabul. (5%)

Jueces 29 27,79 0,9582 1,50 1,656

Productos 2 6,29 3,1444 4,92 3,15

Error *58 37,04 0,6387 - -

Total 89 71,12 - - -

Elaborado por: Carmen Colcha A. - Richard Culcay P., 2013

*El grado de libertad del error se obtuvo de la diferencia de los otros

grados de libertad. Debido a que el valor de F calculado es superior al F

tabulado, Fcalc > Fteor. Esto quiere decir, que los jueces establecieron

preferencias significativas por alguno de las muestras.

Para saber que muestras fueron las preferidas por los jueces se realizó el

Test de Duncan.

De acuerdo a los resultados del Test, existió menor diferencia entre las

muestras HSM 002 y HSM 003, con un valor de 0,20. Es decir que

ambas fueron preferidas significativamente por los jueces.

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Por lo que, para escoger la mejor formulación se seleccionó la muestra

que obtuvo una media más cercana al valor patrón de 12,33 Kg m/s2. Es

decir, que la mezcla HSM 002 (60% Soya-40%Maíz), fue la que se

estableció como fórmula base para el siguiente diseño.

Diseño experimental Estabilizantes

Variable Dureza

La Figura 3.14, indica que si se cumplió el supuesto de la Normalidad del

Error en el Diseño de Dureza de Estabilizantes, debido a que los puntos

de los residuales se encuentran sobre la recta.

Fig. 3.14 Gráfica de Normalidad Dureza (Estabilizantes)

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En la Figura 3.15, se observó que los puntos son heterogéneos, no se

repiten, ni cumplen ninguna tendencia. Lo cual demuestra que si se

cumplió con la dispersión de datos.

Fig. 3.15 Gráfica de residuos Dureza (Estabilizantes)

En la Figura 3.16, se observó que la media de dureza de la variable

Mezcla 2 (0.5% de Goma Xántica), se acercó más a la media de dureza

del Cake Competencia (12,33 Kg m/s2). Por lo que fue seleccionada

como la mejor formulación del Diseño de Estabilizantes.

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Fig. 3.16 Gráfica de Caja Dureza (Estabilizantes)

Diseño experimental Gasificantes

Variable Dureza

La Figura 3.17, demuestra que en este caso también se cumplió el

supuesto de la Normalidad del Error, ya que los puntos que se observan

tienen tendencia hacia la recta.

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Fig. 3.17 Gráfica de Normalidad Dureza (Gasificantes)

En la Figura 3.18, se observó que en el Diseño de Dureza de

Gasificantes, se cumple con la dispersión de datos, debido a que los

puntos son heterogéneos y carecen de tendencia.

Fig. 3.18 Gráfica de Residuos Dureza (Gasificantes)

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La Figura 3.19 mostró que la mejor opción de los Gasificantes fue la

variable Mezcla 3 (con dosis de 3% de Polvo Leudante), ya que la media

de dureza de la misma), se acercó más a la media de dureza del patrón

(12,33 Kg m/s2).

Fig. 3.19 Gráfica de Cajas Dureza (Gasificantes)

Diseño experimental Preservantes

Variable Tiempo de Vida Útil

En este diseño, se comparó los valores estadísticos de prueba y las

desviaciones estándar entre las muestras de cake para celiacos.

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Se escogió la muestra con dosis de 1,5 gr de Propianato de Calcio, ya

que obtuvo los menores valores (T= 5,01 y S= 54,67), indicando que es

la muestra que más se acercó al producto competencia.